收集水果

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2023年2月15日发(作者：培训系统)

便携式电动水果采摘分级装置的设计

周丽琴

【摘要】针对当前我国水果采摘现状,研制一种便携式电动水果采摘分级装置.介绍

该装置的结构和工作过程,阐述各主要工作部分的详细设计.该装置结构简单、操作

简便、携带方便、安全可靠,可提高采收效率、降低劳动强度,适用于大部分果园.

【期刊名称】《农业科技与装备》

【年(卷),期】2018(000)002

【总页数】3页(P15-16,20)

【关键词】水果采摘;水果分级;便携式;结构;设计

【作者】周丽琴

【作者单位】广西电力职业技术学院机电工程及自动化系,南宁530007

【正文语种】中文

【中图分类】S225.93

我国是世界第一大水果消费国，但我国果园生产的机械化水平还处于起步阶段，尤

其是水果采收机械化程度低。国内个体果农采收水果主要有以下方式：一是手持式

剪切采摘器。利用剪刀进行人工采摘，采摘的果实通过篓子收集，再通过分类孔一

个一个进行人工分级。二是基于剪刀的高处采摘。由剪刀柄处的夹持装置夹好水果，

利用伸缩式的剪刀剪切果柄，再把剪刀放下，取下水果。三是手抓式摘果器。通过

模仿人手的采摘动作，抓住水果后旋转摘果器，使果实和果柄分离。四是一些高校、

科研机构设计研制的自动化机械采摘设备，如关节型苹果采摘机械、多功能果园作

业机、红枣收获机等，但这些装置在价格、效率、使用便捷等方面都存在不足。本

课题研究设计一种水果采摘分级装置，可实现单人采摘、收集并同时分级，适用于

苹果、柑桔等水果的高效率采收。

1水果采摘分级装置总体设计

从采摘、接果、分级、收集4个方面进行水果采摘分级装置的设计。采摘部分是

一个手持式电动切割机，结构轻巧、角度可调，使用时打开电源开关使锯片旋转，

锯片外部设置有保护罩，保护罩前端阵列开设有若干缝隙，可以伸进密集的树枝中，

从不同的方向轻松切断果柄。水果落下进入接果装置，通过接果装置的S形缓冲

落到收集及分级装置中，从一个逐渐开大角度的镂空V型导流槽按果径大小被逐

个分级，符合相应尺寸的果子会从V型导流槽下方镂空处掉落，进入收集箱中。

果农从收集箱中拿出进行过分级的水果，不需要再进行人工分选。收集箱上装有行

走装置，可根据果园的地形选用不同的车轮，果农单人就能推拉移动该行走装置。

2工作过程分析

根据水果采购商的要求，果农在采摘水果后需对水果进行分级。使用本装置时，首

先将采摘装置置于水果果柄处，打开握持杆尾部的电源开关，保护罩内切割锯片旋

转切断果柄，水果落入缓冲的布管，进入分类V型导流槽，根据果径大小进行分

级后落入对应的收集箱中，即完成水果的采摘及分级工作。该装置单人操作即可完

成水果采摘、水果收集及水果分级，整体性好，操作便捷。采摘装置与接果装置可

拆卸，作业后可以把采摘头的部件分拆下来放入收集箱推走，移动方便。

3主要部分设计

3.1采摘装置

使用简单力学原理即可将果子摘下来，一是用勾爪勾住水果整个拉下（或剪刀剪下

果柄），二是用锯片切断果柄使果与枝分离。由于用勾爪容易划伤果子，采摘质量

无法很好地控制，所以该装置选择用锯片切断果柄。

采摘装置包括握持杆、连接弯头、保护罩、旋转锯片、连接套管、连接弯管、连接

块和连接圆环圆（如图1所示）。握持杆前端固定连接有连接弯头，连接弯头下

方固定连接有保护罩。保护罩为一空心的半球形状，保护罩前端阵列开设有若干缝

隙，旋转锯片位于保护罩内部，且旋转锯片与保护罩的底面相互平行。直流电机固

定安装在连接弯头的内部。保护罩下方设有与接果缓冲布管连接的连接圆环，连接

圆环后端通过连接块、连接弯管、连接套管与握持杆固定。果柄可以从保护罩的缝

隙里通过从而被旋转的锯片切断。

3.2接果装置

由于采摘的水果距离地面有一定的高度，自动收集水果需要缓冲水果掉下来的动能

及重力势能而安全落地，一是用不易变形的铝箔管连接采摘头，二是用柔软的布管

连接采摘头。为了保护水果不被损伤，选择用柔软的布管作为接果装置，缝合一小

部分侧面把内部改为接近S形，以缓冲水果落下的势能及消耗一部分动能，减小

水果与导流槽碰撞时受到的冲力，从而保证水果整体的完整性。

图1采摘装置示意图Figure1Schematicdiagramoffruitpickingdevice1.握

持杆；2.连接套管；3.连接弯头；4.保护罩；5.旋转锯片；6.连接圆环；7.连接块；

8.连接弯管

接果装置包括缓冲布管和金属环（如图2所示）。布管的长度方向上间隔设有若

干金属环，金属环与布管固定连接；布管上设有若干缝合部，使布管形成接近S

形的形状，水果从高处落下时，在布管缝合部缓冲消耗动能，从而减少水果损伤。

图2接果装置示意图Figure2Schematicdiagramfruitreceivingdevice1.缓冲

布袋；2.缝合部；3.金属环

3.3分级及收集装置

水果分级方法很多，要设计一个能完好收集多种水果并对其分级的装置，关键点在

于如何分离相应尺寸的水果，提出2种设计方案：一是放置一个倾斜的光滑长板，

在上面垂直放置若干横杆，按果径从大到小设置横杆的高度，从而通过横杆挡住落

下来的水果，被挡住的果子通过横杆时就会改变运动轨迹，从侧面掉入下方收集箱。

二是放置一个V型导流槽，根据不同的水果分级标准制作分级盘，落下的水果掉

入导流槽后可根据果径从小到大进行分类。V型导流槽底部是镂空的，两块挡板之

间有一定角度，水果在其中运动时重心不断下移，因而能向前滚动，由于存在一定

的角度，导流槽开槽距离逐渐增大，大于水果子直径便会使水果落下，掉入下方收

集箱。方案一由于横杆的存在，个别尺寸“刚好”的水果会在下滑力的作用下挤入

横杆而被卡住；方案二中两板在侧面支撑，不存在卡住的问题，也能实现分级的功

能，因此选择方案二的设计。

分级及收集装置由分级装置和收集箱组成（如图3所示）。1）分级装置包括底部

斜板、侧部斜板和端部梯形板。底部斜板的两端分别插入左侧板和右侧板上端的连

接口内，底部斜板上开设有从左到右逐渐增大的开口；侧部斜板设有两块，其底部

位于开口的两侧且与底部斜板固定连接；端部梯形板设有两块，分别位于开口的两

端，其与底部斜板、侧部斜板固定连接；端部梯形板、底部斜板和侧部斜板构成V

型斜道。2）收集箱包括底板、左侧板、右侧板、后端板和若干立板。底板的左右

两端分别竖直设有左侧板和右侧板，均固定连接在底板上，底板的后端竖直固定连

接有后端板；左侧板和右侧板之间设有若干高度递减的立板，左侧板、右侧板和立

板均与后端板固定连接，这样左侧板、立板、右侧板之间形成若干落果空间，不同

规格的果实分别落入不同落果空间内，果实可以暂时少量存放在落果空间内，然后

及时取出即可。

图3分级及收集装置示意图Figure3Schematicdiagramofgradingand

collectingdevice

3.4行走装置

为了方便行走，在收集箱上安装车轮。可根据果园实际地形选用不同类型的轮胎。

4结语

便携式电动水果采摘分级装置集水果采摘、收集与分级于一体。该装置安全可靠、

操作简便（可单人操作）、携带方便，可实现在复杂农场中对各种水果进行采收，

提高采收效率和质量，降低劳动成本，具有一定的推广应用价值。

参考文献

【相关文献】

［1］段洁利，陆华忠，王慰祖，等.水果采收机械的现状与发展［J］.广东农业科学，2012（16）：

189－192.

［2］张强，金世佳.苹果采摘辅助机械手设计［J］.农业科技与装备，2017（8）：17－18，21.

［3］赵庆波.果树采摘机器人控制与避障技术研究［D］.镇江：江苏大学，2008.

［4］刘西宁，朱海涛，巴合提.牧神LG－1型多功能果园作业机的研制［J］.新疆农机化，2009

（1）：42－44.

［5］汤智辉，沈从举，孟祥金，等.4YS－24型红枣收获机的研制［J］.新疆农机化，2010（1）：

30－32.